⑴ 减速器设计过程
1、仔细阅读和研究设计任务书，明确设计要求，分析原始数据和工作条件，拟定传动；
2、装置的总体方案；
3、选择电动机，确定其形式、转速和功率；
4、计算传动装置的总传功比和分配各级传动比；
5、计算各轴的转速、功率和扭矩；
6、通过汁算确定开式传动（三角带传动、链传动或齿轮传动)的主要参数和尺寸;
7、通过计算确定闭式传功(齿抢传幼或蜗杆传功〕的主要参数和尺寸；
8、初算各轴的直径，据此进行各轴的结钩设计;
9、初定轴承的型号和跨距，分析物上的载荷，计算支点反力，通过轴承的寿命计算 ；
10、最后确定其型号；
11、选择联轴器和链联接；
12、验算轴的复合强度和安全系数；
13、绘制减速机装配图和零件工作图；
14、整理和编写设计计算说明书。
⑵ 加热炉课程设计
1 传动装置总体设计
1.1 选择电动机
1．类型：按已知工作要求和条件选用Y系列一般用途的全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机.
2．选择电动机容量：工作机所需功率 式中 =1.8 , =0.65 .查文献[2]表10.7,得片式关节链 =0.95,滚动轴承 =0.99。取 = =0.95 0.99=0.94，代入上式得 =1.24
从电动机到工作机输送链间的总效率 为 式中，查文献[2]表10.7，得
联轴器效率 =0.98
滚动轴承效率 =0.99
双头蜗杆效率 =0.8
滚子链效率 =0.96
则 =0.98 0.99 0.80 0.96=0.745
故电动机的输出功率 =1.67
因载荷平稳，电动机额定功率 只需略大于 即可。查文献[2]中Y系列电动机技术数据表选电动机的额定功率 为2.2 。
3．确定电动机转速：运输机链轮工作转速为 =24.11 r/min
查文献[2]表10.6得,单级蜗杆传动减速机传动比范围 11=10~40,链传动比 12 6,取范围 12=2~4,则总传动比范围为 =10 2~40 4=20~160.可见电动机转速可选范围为 =(20~160) 24.11=(482.2~3857.6)r/min
符合这一范围的同步转速有750r/min，1000r/min，1500r/min，3000r/min四种。查文献[2]表19.1，对应于额定功率 为2.2KW的电动机型号分别取Y132S-8型，Y112M-6型,Y100L-4型和Y90L-2型。将以上四种型号电动机有关技术数据及相应算得的总传动比列于表2-1。
表2-1
方案号 电动机型号 额定功率KW同步转速 r/min满载转速 r/min总传动比
1 Y132S-8 2.2 750 710 29.45
2 Y112M-6 2.2 1000 940 38.99
3 Y100L-4 2.2 1500 1420 58.90
4 Y90L-2 2.2 3000 2840 117.79
通过对四种方案比较可以看出：方案3选用的电动机转速较高，质量轻，价格低，与传动装置配合结构紧凑，总传动比为58.90，对整个输送机而言不算大。故选方案3较合理。
Y100L-4型三相异步电动机的额定功率为 =2.2KW，满载转速n=1400r/min。由文献[2]表19.2查得电动机中心高H=100 ，轴伸出部分用于装联轴器轴段的直径和长度分别为D=28 和E=60 。
1.2 计算传动装置的运动和动力参数
各轴转速
1 轴 n1=nm=1420r/min
2 轴 n2= =1420/20=71 r/min
3 轴 n3= =71/2.95=24.11 r/min
各轴的输入功率
1 轴 p1=p0 1=1.67 0.98=1.64
2 轴 p2=p1 =1.63 .080=1.31
3 轴 p3=p2 =1.31 0.99 0.96=1.24
各轴的输入转矩
电机轴 T0=9550 =9550 1.67/1420=11.23
1 轴 T1=9550 =9550 1.63/1420=10.96
2 轴 T2=9550 =9550 1.31/71=176.20
3 轴 T3=9550 =9550 1.24/24.11=491.17
将以上算得的运动和动力参数列于表2-2。
表2-2
轴名 输入功率 输入转矩 各轴转速 传动比i
电机轴 1.67 11.23 1420 1 0.98
1 轴 1.64 10.96 1420 20 0.8
2 轴 1.31 176.20 71 2.95
3 轴 1.24 491.17 24.11 0.95
2 传动零件的设计
2.1 选择蜗杆传动类型及材料
根据GB/T 10085-1988的推存，采用渐开线蜗杆（ZI）。
选择材料
1．蜗杆：根据库存材料的情况，并考虑到蜗杆传动传递的功率不大，速度只是中等，故蜗杆用45钢；因希望效率高些，耐磨性好些，故蜗杆螺旋齿面要求淬火，硬度为45~55HRC。
2. 蜗轮: 因而蜗轮用铸锡磷青铜ZCuSn10P1，金属模铸造。为了节约贵重的有色金属，仅齿圈用青铜制造，而轮芯用灰铸铁HT100制造。
2.2 蜗杆与蜗轮
1.蜗杆
轴向齿距pa=zm=15.708
直径系数q=d1/m=10
齿顶圆直径da1=d1+2 m=50+2 1 5=60
齿根圆直径df1=d1 =50 (1+0.2) 5=38
蜗杆轴向齿厚Sa=0.5 m=7.8540
如下图：
蜗杆
2. 蜗轮
蜗轮齿数za=41
变位系数x2= 00
验证传动比 =z2/z1=41/2=20.5
=0.025=2.5%<5%(允许)
分度圆直径d2=mz2=5 41=205
齿顶圆直径da1=d2+2ha2=205+2 0.5 5=210
齿根圆直径df2=d2 hf2=205 1.2 5=188
蜗轮咽喉母圆半径Rg2=a da2=125 210=20
如下图：
蜗轮
3 减速器铸造箱体的主要结构尺寸
3.1主要结构尺寸计算
1 箱座壁厚 δ≈0.004a+3=0.004×125+3=8 8 （取δ=8）
2 箱盖壁厚 δ1≈0.85δ=0.85×10=8.5 6 （取δ1=7）
3 箱座分箱面凸缘厚 b≈1.5δ=1.5×8=12
4 箱盖分箱面凸缘厚 b1=1.5δ1=1.5×7=11
5 平凸缘底座厚 b2≈2.35δ=2.35×8 =20
6 地脚螺栓 df≈0.036a+12=0.036×125+12≈16
7 轴承螺栓 d1≈0.7df=0.7×16≈12
8 联接分箱面的螺栓 d2≈(0.6～0.7)×16.59≈10
9 轴承端盖螺钉直径 d3≈(0.4～0.5)df≈8
10 窥视孔螺栓直径 d4=6 （个数n=4）
11 吊环螺钉 d5=8 (根据减速器的重量GB825-1988确定)
12 地脚螺栓数 n=4
13 轴承座孔（D）外的直径
D2=1.35D3=1.35×52=72 D3=52
14 凸缘上螺栓凸台的结构尺寸
C1=18,C2=14,D0=25,R0=5,r=3,R1≈C1=18, r1≈0.2C2=0.2×14=3
15 轴承螺栓凸台高 h≈(0.35～0.45)D2=30
16 轴承旁联接螺栓距离 S=D2=72
17 轴承座孔外端面至箱外 l9=C1+C2+2=18+14+2=34
3.2减速器的附件
1．检查孔与检查孔盖：传动件的啮合情况、接触斑点、侧隙和向箱体内倾注润滑油,在传动啮合区上方的箱盖上开设检查孔
2．通气器 ：速器工作时,箱体温度升高,气体膨胀,压力增大,对减速器各接缝面的密封很不利,故常在箱盖顶或检查孔盖上装有通气器
3．油塞 ：换油及清洗箱体时排出油污,在箱体底部最低位置设有排油孔,通常设置一个排油孔,平时用油塞及封油圈堵住
4．定位销 ：了保证箱体轴承座孔的镗制和装配精度,需在想替分箱面凸缘长度方向两侧各安装一个圆锥定位销
3.3减速器的润滑
蜗杆的润滑：虽然本蜗杆的圆周速度略小于0.5m/s,但考虑本传动装置寿命较长，滑移速度较大，故采用油池润滑. 参照文献[1]表11-20选择润滑剂为L-AN
滚动轴承的润滑：下置式蜗杆的轴承，由于轴承位置较低，可以利用箱内油池中的润滑油直接浸浴轴承进行润滑，即滚动轴承采用油浴润滑
⑶ 化工装置开展总体设计的前提条件
完成总体设计的基本条件是工艺装置组成确定、工艺路线确定,对全锋扒厂系统的要求明确;工厂组织机构和管理模式明确;工厂依托的社会资源确态郑定、设计帆基颂基础数据充分。
⑷ 机械设计课程设计---设计盘磨机传动装置！！！
我也在做这个题也 老兄
我只能提供样本给你哈 具体的还是得靠你自己啦
目 录
一 课程设计书 2
二 设计要求 2
三 设计步骤 2
1. 传动装置总体设计方案 3
2. 电动机的选择 4
3. 确定传动装置的总传动比和分配传动比 5
4. 计算传动装置的运动和动力参数 5
6. 齿轮的设计 8
7. 滚动轴承和传动轴的设计 19
8. 键联接设计 26
9. 箱体结构的设计 27
10.润滑密封设计 30
11.联轴器设计 30
四 设计小结 31
五 参考资料 32
一. 课程设计书
设计课题:
设计一用于带式运输机上的两级齿轮减速器.运输机连续单向运转,载荷有轻微冲击，工作环境多尘，通风良好,空载起动,卷筒效率为0.96(包括其支承轴承效率的损失),减速器小批量生产,使用期限10年(300天/年),三班制工作,滚筒转速容许速度误差为5%,车间有三相交流,电压380/220V。
参数:
皮带有效拉力F（KN） 3.2
皮带运行速度V（m/s） 1.4
滚筒直径D（mm） 400
二. 设计要求
1.减速器装配图1张(0号)。
2.零件工作图2-3张(A2)。
3.设计计算说明书1份。
三. 设计步骤
1. 传动装置总体设计方案
2. 电动机的选择
3. 确定传动装置的总传动比和分配传动比
4. 计算传动装置的运动和动力参数
5. 齿轮的设计
6. 滚动轴承和传动轴的设计
7. 键联接设计
8. 箱体结构设计
9. 润滑密封设计
10. 联轴器设计
1.传动装置总体设计方案:
1. 组成：传动装置由电机、减速器、工作机组成。
2. 特点：齿轮相对于轴承不对称分布，故沿轴向载荷分布不均匀，
要求轴有较大的刚度。
3. 确定传动方案：考虑到电机转速高，传动功率大，将V带设置在高速级。
其传动方案如下：
图一:(传动装置总体设计图)
初步确定传动系统总体方案如:传动装置总体设计图所示。
选择V带传动和二级圆柱斜齿轮减速器。
传动装置的总效率
为V带的传动效率, 为轴承的效率，
为对齿轮传动的效率，（齿轮为7级精度，油脂润滑）
为联轴器的效率， 为滚筒的效率
因是薄壁防护罩,采用开式效率计算。
取 =0.96 =0.98 =0.95 =0.99 =0.96
＝0.96× × ×0.99×0.96＝0.760；
2.电动机的选择
电动机所需工作功率为： P ＝P/η ＝3200×1.4/1000×0.760＝3.40kW
滚筒轴工作转速为n＝ = =66.88r/min，
经查表按推荐的传动比合理范围，V带传动的传动比i ＝2～4，二级圆柱斜齿轮减速器传动比i ＝8～40，
则总传动比合理范围为i ＝16～160，电动机转速的可选范围为n ＝i ×n＝（16～160）×66.88＝1070.08～10700.8r/min。
综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，
选定型号为Y112M—4的三相异步电动机，额定功率为4.0
额定电流8.8A，满载转速 1440 r/min，同步转速1500r/min。
方案 电动机型号 额定功 率
P
kw 电动机转速
电动机重量
N 参考价格
元 传动装置的传动比
同步转速 满载转速 总传动 比 V带传 动 减速器
1 Y112M-4 4 1500 1440 470 230 125.65 3.5 35.90
3.确定传动装置的总传动比和分配传动比
（1）总传动比
由选定的电动机满载转速n 和工作机主动轴转速n，可得传动装置总传动比为 ＝n /n＝1440/66.88＝17.05
（2）分配传动装置传动比
＝ ×
式中 分别为带传动和减速器的传动比。
为使V带传动外廓尺寸不致过大，初步取 ＝2.3（实际的传动比要在设计V带传动时，由所选大、小带轮的标准直径之比计算），则减速器传动比为
＝ ＝17.05/2.3＝7.41
根据展开式布置，考虑润滑条件，为使两级大齿轮直径相近，查图得高速级传动比为 ＝3.24，则 ＝ ＝2.29
4.计算传动装置的运动和动力参数
（1） 各轴转速
＝ ＝1440/2.3＝626.09r/min
＝ ＝626.09/3.24＝193.24r/min
＝ / ＝193.24/2.29=84.38 r/min
= =84.38 r/min
（2） 各轴输入功率
＝ × ＝3.40×0.96＝3.26kW
＝ ×η2× ＝3.26×0.98×0.95＝3.04kW
＝ ×η2× ＝3.04×0.98×0.95＝2.83kW
＝ ×η2×η4=2.83×0.98×0.99＝2.75kW
则各轴的输出功率：
＝ ×0.98=3.26×0.98=3.19 kW
＝ ×0.98=3.04×0.98=2.98 kW
＝ ×0.98=2.83×0.98=2.77kW
＝ ×0.98=2.75×0.98=2.70 kW
（3） 各轴输入转矩
= × × N•m
电动机轴的输出转矩 =9550 =9550×3.40/1440=22.55 N•m
所以: ＝ × × =22.55×2.3×0.96=49.79 N•m
＝ × × × =49.79×3.24×0.96×0.98=151.77 N•m
＝ × × × =151.77×2.29×0.98×0.95=326.98N•m
= × × =326.98×0.95×0.99=307.52 N•m
输出转矩： ＝ ×0.98=49.79×0.98=48.79 N•m
＝ ×0.98=151.77×0.98=148.73 N•m
＝ ×0.98=326.98×0.98=320.44N•m
＝ ×0.98=307.52×0.98=301.37 N•m
运动和动力参数结果如下表
轴名 功率P KW 转矩T Nm 转速r/min
输入 输出 输入 输出
电动机轴 3.40 22.55 1440
1轴 3.26 3.19 49.79 48.79 626.09
2轴 3.04 2.98 151.77 148.73 193.24
3轴 2.83 2.77 326.98 320.44 84.38
4轴 2.75 2.70 307.52 301.37 84.38
5.齿轮的设计
（一）高速级齿轮传动的设计计算
1． 齿轮材料，热处理及精度
考虑此减速器的功率及现场安装的限制，故大小齿轮都选用硬齿面渐开线斜齿轮
（1）齿轮材料及热处理
① 材料：高速级小齿轮选用45#钢调质，齿面硬度为小齿轮 280HBS 取小齿齿数 =24
高速级大齿轮选用45#钢正火，齿面硬度为大齿轮 240HBS Z = ×Z =3.24×24=77.76 取Z =78.
② 齿轮精度
按GB/T10095－1998，选择7级，齿根喷丸强化。
2．初步设计齿轮传动的主要尺寸
按齿面接触强度设计
确定各参数的值:
①试选 =1.6
查课本 图10-30 选取区域系数 Z =2.433
由课本 图10-26
则
②由课本 公式10-13计算应力值环数
N =60n j =60×626.09×1×（2×8×300×8）
=1.4425×10 h
N = =4.45×10 h #(3.25为齿数比,即3.25= )
③查课本 10-19图得：K =0.93 K =0.96
④齿轮的疲劳强度极限
取失效概率为1%,安全系数S=1,应用 公式10-12得:
[ ] = =0.93×550=511.5
[ ] = =0.96×450=432
许用接触应力
⑤查课本由 表10-6得： =189.8MP
由 表10-7得: =1
T=95.5×10 × =95.5×10 ×3.19/626.09
=4.86×10 N.m
3.设计计算
①小齿轮的分度圆直径d
=
②计算圆周速度
③计算齿宽b和模数
计算齿宽b
b= =49.53mm
计算摸数m
初选螺旋角 =14
=
④计算齿宽与高之比
齿高h=2.25 =2.25×2.00=4.50
= =11.01
⑤计算纵向重合度
=0.318 =1.903
⑥计算载荷系数K
使用系数 =1
根据 ,7级精度, 查课本由 表10-8得
动载系数K =1.07,
查课本由 表10-4得K 的计算公式:
K = +0.23×10 ×b
=1.12+0.18(1+0.6 1) ×1+0.23×10 ×49.53=1.42
查课本由 表10-13得: K =1.35
查课本由 表10-3 得: K = =1.2
故载荷系数:
K＝K K K K =1×1.07×1.2×1.42=1.82
⑦按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径
d =d =49.53× =51.73
⑧计算模数
=
4. 齿根弯曲疲劳强度设计
由弯曲强度的设计公式
≥
⑴ 确定公式内各计算数值
① 小齿轮传递的转矩 ＝48.6kN•m
确定齿数z
因为是硬齿面，故取z ＝24，z ＝i z ＝3.24×24＝77.76
传动比误差 i＝u＝z / z ＝78/24＝3.25
Δi＝0.032％ 5％，允许
② 计算当量齿数
z ＝z /cos ＝24/ cos 14 ＝26.27
z ＝z /cos ＝78/ cos 14 ＝85.43
③ 初选齿宽系数
按对称布置，由表查得 ＝1
④ 初选螺旋角
初定螺旋角 ＝14
⑤ 载荷系数K
K＝K K K K =1×1.07×1.2×1.35＝1.73
⑥ 查取齿形系数Y 和应力校正系数Y
查课本由 表10-5得:
齿形系数Y ＝2.592 Y ＝2.211
应力校正系数Y ＝1.596 Y ＝1.774
⑦ 重合度系数Y
端面重合度近似为 ＝[1.88-3.2×（ ）] ＝[1.88－3.2×（1/24＋1/78）]×cos14 ＝1.655
＝arctg（tg /cos ）＝arctg（tg20 /cos14 ）＝20.64690
＝14.07609
因为 ＝ /cos ，则重合度系数为Y ＝0.25+0.75 cos / ＝0.673
⑧ 螺旋角系数Y
轴向重合度 ＝ ＝1.825,
Y ＝1－ ＝0.78
⑨ 计算大小齿轮的
安全系数由表查得S ＝1.25
工作寿命两班制，8年，每年工作300天
小齿轮应力循环次数N1＝60nkt ＝60×271.47×1×8×300×2×8＝6.255×10
大齿轮应力循环次数N2＝N1/u＝6.255×10 /3.24＝1.9305×10
查课本由 表10-20c得到弯曲疲劳强度极限
小齿轮 大齿轮
查课本由 表10-18得弯曲疲劳寿命系数:
K =0.86 K =0.93
取弯曲疲劳安全系数 S=1.4
[ ] =
[ ] =
大齿轮的数值大.选用.
⑵ 设计计算
① 计算模数
对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数m 大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，按GB/T1357-1987圆整为标准模数,取m =2mm但为了同时满足接触疲劳强度，需要按接触疲劳强度算得的分度圆直径d =51.73 来计算应有的齿数.于是由:
z = =25.097 取z =25
那么z =3.24×25=81
② 几何尺寸计算
计算中心距 a= = =109.25
将中心距圆整为110
按圆整后的中心距修正螺旋角
=arccos
因 值改变不多,故参数 , , 等不必修正.
计算大.小齿轮的分度圆直径
d = =51.53
d = =166.97
计算齿轮宽度
B=
圆整的
（二） 低速级齿轮传动的设计计算
⑴ 材料：低速级小齿轮选用45钢调质，齿面硬度为小齿轮 280HBS 取小齿齿数 =30
速级大齿轮选用45钢正火，齿面硬度为大齿轮 240HBS z =2.33×30=69.9 圆整取z =70.
⑵ 齿轮精度
按GB/T10095－1998，选择7级，齿根喷丸强化。
⑶ 按齿面接触强度设计
1. 确定公式内的各计算数值
①试选K =1.6
②查课本由 图10-30选取区域系数Z =2.45
③试选 ,查课本由 图10-26查得
=0.83 =0.88 =0.83+0.88=1.71
应力循环次数
N =60×n ×j×L =60×193.24×1×(2×8×300×8)
=4.45×10
N = 1.91×10
由课本 图10-19查得接触疲劳寿命系数
K =0.94 K = 0.97
查课本由 图10-21d
按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限 ,
大齿轮的接触疲劳强度极限
取失效概率为1%,安全系数S=1,则接触疲劳许用应力
[ ] = =
[ ] = =0.98×550/1=517
[ 540.5
查课本由 表10-6查材料的弹性影响系数Z =189.8MP
选取齿宽系数
T=95.5×10 × =95.5×10 ×2.90/193.24
=14.33×10 N.m
=65.71
2. 计算圆周速度
0.665
3. 计算齿宽
b= d =1×65.71=65.71
4. 计算齿宽与齿高之比
模数 m =
齿高 h=2.25×m =2.25×2.142=5.4621
=65.71/5.4621=12.03
5. 计算纵向重合度
6. 计算载荷系数K
K =1.12+0.18(1+0.6 +0.23×10 ×b
=1.12+0.18(1+0.6)+ 0.23×10 ×65.71=1.4231
使用系数K =1
同高速齿轮的设计,查表选取各数值
=1.04 K =1.35 K =K =1.2
故载荷系数
K＝ =1×1.04×1.2×1.4231=1.776
7. 按实际载荷系数校正所算的分度圆直径
d =d =65.71×
计算模数
3. 按齿根弯曲强度设计
m≥
一确定公式内各计算数值
（1） 计算小齿轮传递的转矩 ＝143.3kN•m
（2） 确定齿数z
因为是硬齿面，故取z ＝30，z ＝i ×z ＝2.33×30＝69.9
传动比误差 i＝u＝z / z ＝69.9/30＝2.33
Δi＝0.032％ 5％，允许
（3） 初选齿宽系数
按对称布置，由表查得 ＝1
（4） 初选螺旋角
初定螺旋角 ＝12
（5） 载荷系数K
K＝K K K K =1×1.04×1.2×1.35＝1.6848
（6） 当量齿数
z ＝z /cos ＝30/ cos 12 ＝32.056
z ＝z /cos ＝70/ cos 12 ＝74.797
由课本 表10-5查得齿形系数Y 和应力修正系数Y
（7） 螺旋角系数Y
轴向重合度 ＝ ＝2.03
Y ＝1－ ＝0.797
（8） 计算大小齿轮的
查课本由 图10-20c得齿轮弯曲疲劳强度极限
查课本由 图10-18得弯曲疲劳寿命系数
K =0.90 K =0.93 S=1.4
[ ] =
[ ] =
计算大小齿轮的 ,并加以比较
大齿轮的数值大,选用大齿轮的尺寸设计计算.
① 计算模数
对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数m 大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，按GB/T1357-1987圆整为标准模数,取m =3mm但为了同时满足接触疲劳强度，需要按接触疲劳强度算得的分度圆直径d =72.91 来计算应有的齿数.
z = =27.77 取z =30
z =2.33×30=69.9 取z =70
② 初算主要尺寸
计算中心距 a= = =102.234
将中心距圆整为103
修正螺旋角
=arccos
因 值改变不多,故参数 , , 等不必修正
分度圆直径
d = =61.34
d = =143.12
计算齿轮宽度
圆整后取
低速级大齿轮如上图：
齿轮各设计参数附表
1. 各轴转速n
(r/min)
(r/min)
(r/min)
(r/min)
626.09 193.24 84.38 84.38
2. 各轴输入功率 P
（kw）
（kw）
（kw）
(kw)
3.26 3.04 2.83 2.75
3. 各轴输入转矩 T
(kN•m)
(kN•m)
(kN•m)
(kN•m)
49.79 151.77 326.98 307.52
6.传动轴承和传动轴的设计
1. 传动轴承的设计
⑴. 求输出轴上的功率P ，转速 ，转矩
P =2.83KW =84.38r/min
=326.98N．m
⑵. 求作用在齿轮上的力
已知低速级大齿轮的分度圆直径为
=143.21
而 F =
F = F
F = F tan =4348.16×0.246734=1072.84N
圆周力F ，径向力F 及轴向力F 的方向如图示:
⑶. 初步确定轴的最小直径
先按课本15-2初步估算轴的最小直径,选取轴的材料为45钢,调质处理,根据课本 取
输出轴的最小直径显然是安装联轴器处的直径 ,为了使所选的轴与联轴器吻合,故需同时选取联轴器的型号
查课本 ,选取
因为计算转矩小于联轴器公称转矩,所以
查《机械设计手册》
选取LT7型弹性套柱销联轴器其公称转矩为500Nm,半联轴器的孔径
⑷. 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度
① 为了满足半联轴器的要求的轴向定位要求,Ⅰ-Ⅱ轴段右端需要制出一轴肩,故取Ⅱ-Ⅲ的直径 ;左端用轴端挡圈定位,按轴端直径取挡圈直径 半联轴器与 为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴端上, 故Ⅰ-Ⅱ的长度应比 略短一些,现取
② 初步选择滚动轴承.因轴承同时受有径向力和轴向力的作用,故选用单列角接触球轴承.参照工作要求并根据 ,由轴承产品目录中初步选取0基本游隙组 标准精度级的单列角接触球轴承7010C型.
D B
轴承代号
45 85 19 58.8 73.2 7209AC
45 85 19 60.5 70.2 7209B
45 100 25 66.0 80.0 7309B
50 80 16 59.2 70.9 7010C
50 80 16 59.2 70.9 7010AC
50 90 20 62.4 77.7 7210C
2. 从动轴的设计
对于选取的单向角接触球轴承其尺寸为的 ,故 ;而 .
右端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位.由手册上查得7010C型轴承定位轴肩高度 mm,
③ 取安装齿轮处的轴段 ;齿轮的右端与左轴承之间采用套筒定位.已知齿轮 的宽度为75mm,为了使套筒端面可靠地压紧齿轮,此轴段应略短于轮毂宽度,故取 . 齿轮的左端采用轴肩定位,轴肩高3.5,取 .轴环宽度 ,取b=8mm.
④ 轴承端盖的总宽度为20mm(由减速器及轴承端盖的结构设计而定) .根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求,取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离 ,故取 .
⑤ 取齿轮距箱体内壁之距离a=16 ,两圆柱齿轮间的距离c=20 .考虑到箱体的铸造误差,在确定滚动轴承位置时,应距箱体内壁一段距离 s,取s=8 ,已知滚动轴承宽度T=16 ,
高速齿轮轮毂长L=50 ,则
至此,已初步确定了轴的各端直径和长度.
5. 求轴上的载荷
首先根据结构图作出轴的计算简图, 确定顶轴承的支点位置时,
查《机械设计手册》20-149表20.6-7.
对于7010C型的角接触球轴承,a=16.7mm,因此,做为简支梁的轴的支承跨距.
传动轴总体设计结构图:
(从动轴)
(中间轴)
(主动轴)
从动轴的载荷分析图:
6. 按弯曲扭转合成应力校核轴的强度
根据
= =
前已选轴材料为45钢，调质处理。
查表15-1得[ ]=60MP
〈 [ ] 此轴合理安全
7. 精确校核轴的疲劳强度.
⑴. 判断危险截面
截面A,Ⅱ,Ⅲ,B只受扭矩作用。所以A Ⅱ Ⅲ B无需校核.从应力集中对轴的疲劳强度的影响来看,截面Ⅵ和Ⅶ处过盈配合引起的应力集中最严重,从受载来看,截面C上的应力最大.截面Ⅵ的应力集中的影响和截面Ⅶ的相近,但是截面Ⅵ不受扭矩作用,同时轴径也较大,故不必做强度校核.截面C上虽然应力最大,但是应力集中不大,而且这里的直径最大,故C截面也不必做强度校核,截面Ⅳ和Ⅴ显然更加不必要做强度校核.由第3章的附录可知,键槽的应力集中较系数比过盈配合的小，因而,该轴只需胶合截面Ⅶ左右两侧需验证即可.
⑵. 截面Ⅶ左侧。
抗弯系数 W=0.1 = 0.1 =12500
抗扭系数 =0.2 =0.2 =25000
截面Ⅶ的右侧的弯矩M为
截面Ⅳ上的扭矩 为 =311.35
截面上的弯曲应力
截面上的扭转应力
= =
轴的材料为45钢。调质处理。
由课本 表15-1查得：
因
经插入后得
2.0 =1.31
轴性系数为
=0.85
K =1+ =1.82
K =1+ （ -1）=1.26
所以
综合系数为： K =2.8
K =1.62
碳钢的特性系数 取0.1
取0.05
安全系数
S = 25.13
S 13.71
≥S=1.5 所以它是安全的
截面Ⅳ右侧
抗弯系数 W=0.1 = 0.1 =12500
抗扭系数 =0.2 =0.2 =25000
截面Ⅳ左侧的弯矩M为 M=133560
截面Ⅳ上的扭矩 为 =295
截面上的弯曲应力
截面上的扭转应力
= = K =
K =
所以
综合系数为：
K =2.8 K =1.62
碳钢的特性系数
取0.1 取0.05
安全系数
S = 25.13
S 13.71
≥S=1.5 所以它是安全的
8.键的设计和计算
①选择键联接的类型和尺寸
一般8级以上精度的尺寸的齿轮有定心精度要求，应用平键.
根据 d =55 d =65
查表6-1取： 键宽 b =16 h =10 =36
b =20 h =12 =50
②校和键联接的强度
查表6-2得 [ ]=110MP
工作长度 36-16=20
50-20=30
③键与轮毂键槽的接触高度
K =0.5 h =5
K =0.5 h =6
由式（6-1）得：
＜[ ]
＜[ ]
两者都合适
取键标记为：
键2：16×36 A GB/T1096-1979
键3：20×50 A GB/T1096-1979
9.箱体结构的设计
减速器的箱体采用铸造（HT200）制成，采用剖分式结构为了保证齿轮佳合质量，
大端盖分机体采用 配合.
1. 机体有足够的刚度
在机体为加肋，外轮廓为长方形，增强了轴承座刚度
2. 考虑到机体内零件的润滑，密封散热。
因其传动件速度小于12m/s，故采用侵油润油，同时为了避免油搅得沉渣溅起，齿顶到油池底面的距离H为40mm
为保证机盖与机座连接处密封，联接凸缘应有足够的宽度，联接表面应精创，其表面粗糙度为
3. 机体结构有良好的工艺性.
铸件壁厚为10，圆角半径为R=3。机体外型简单，拔模方便.
4. 对附件设计
A 视孔盖和窥视孔
在机盖顶部开有窥视孔，能看到 传动零件齿合区的位置，并有足够的空间，以便于能伸入进行操作，窥视孔有盖板，机体上开窥视孔与凸缘一块，有便于机械加工出支承盖板的表面并用垫片加强密封，盖板用铸铁制成，用M6紧固
B 油螺塞：
放油孔位于油池最底处，并安排在减速器不与其他部件靠近的一侧，以便放油，放油孔用螺塞堵住，因此油孔处的机体外壁应凸起一块，由机械加工成螺塞头部的支承面，并加封油圈加以密封。
C 油标：
油标位在便于观察减速器油面及油面稳定之处。
油尺安置的部位不能太低，以防油进入油尺座孔而溢出.
D 通气孔：
由于减速器运转时，机体内温度升高，气压增大，为便于排气，在机盖顶部的窥视孔改上安装通气器，以便达到体内为压力平衡.
E 盖螺钉：
启盖螺钉上的螺纹长度要大于机盖联结凸缘的厚度。
钉杆端部要做成圆柱形，以免破坏螺纹.
F 位销：
为保证剖分式机体的轴承座孔的加工及装配精度，在机体联结凸缘的长度方向各安装一圆锥定位销，以提高定位精度.
G 吊钩：
在机盖上直接铸出吊钩和吊环，用以起吊或搬运较重的物体.
减速器机体结构尺寸如下：
名称 符号 计算公式 结果
箱座壁厚
10
箱盖壁厚
9
箱盖凸缘厚度
12
箱座凸缘厚度
15
箱座底凸缘厚度
25
地脚螺钉直径
M24
地脚螺钉数目
查手册 6
轴承旁联接螺栓直径
M12
机盖与机座联接螺栓直径
=（0.5~0.6）
M10
轴承端盖螺钉直径
=（0.4~0.5）
10
视孔盖螺钉直径
=（0.3~0.4）
8
定位销直径
=（0.7~0.8）
8
， ， 至外机壁距离
查机械课程设计指导书表4 34
22
18
， 至凸缘边缘距离
查机械课程设计指导书表4 28
16
外机壁至轴承座端面距离
= + +（8~12）
50
大齿轮顶圆与内机壁距离
>1.2
15
齿轮端面与内机壁距离
>
10
机盖，机座肋厚
9 8.5
轴承端盖外径
+（5~5.5）
120（1轴）125（2轴）
150（3轴）
轴承旁联结螺栓距离
120（1轴）125（2轴）
150（3轴）
10. 润滑密封设计
对于二级圆柱齿轮减速器，因为传动装置属于轻型的，且传速较低，所以其速度远远小于 ，所以采用脂润滑，箱体内选用SH0357-92中的50号润滑，装至规定高度.
油的深度为H+
H=30 =34
所以H+ =30+34=64
其中油的粘度大，化学合成油，润滑效果好。
密封性来讲为了保证机盖与机座联接处密封，联接
凸缘应有足够的宽度，联接表面应精创，其表面粗度应为
密封的表面要经过刮研。而且，凸缘联接螺柱之间的距离不宜太
大，国150mm。并匀均布置，保证部分面处的密封性。
11.联轴器设计
1.类型选择.
为了隔离振动和冲击，选用弹性套柱销联轴器.
2.载荷计算.
公称转矩：T=9550 9550 333.5
查课本 ,选取
所以转矩
因为计算转矩小于联轴器公称转矩,所以
查《机械设计手册》
选取LT7型弹性套柱销联轴器其公称转矩为500Nm
⑸ 电气设计有哪些要求（设计规范，选型整定等）
电气原理图设计
为满足生产机械及工艺要求进行的电气控制电路的设计
电气工艺设计
为电气控制装置的制造,使用,运行,维修的需要进行的生产施工设计
第一节 电气控制设计的原则和内容
一,电气控制设计的原则
1)最大限度满足生产机械和生产工艺对电气控制的要求
2)在满足要求的前提下,使控制系统简单,经济,合理,便于操作,维修方便,安全可靠
3)电器元件选用合理,正确,使系统能正常工作
4)为适应工艺的改进,设备能力应留有裕量
二,电气控制设计的基本内容
1.电气原理图设计内容
1) 拟定电气设计任务书
2)选择电力拖动方案和控制方式
3)确定电动机的类型,型号,容量,转速
4)设计电气控制原理图
5)选择电器元件及清单
6)编写设计计算说明书
2. 电气工艺设计内容
1)设计电气设备的总体配置,绘制总装配图和总接线图
2)绘制各组件电器元件布置图与安装接线图,标明安装方式,接线方式
3)编写使用维护说明书
第二节 电力拖动方案的确定和电动机的选择
一,电力拖动方案的确定
1,拖动方式的选择
2,调速方案的选择
3,电动机调速性质应与负载特性相适应
二,拖动电动机的选择
(一)电动机选择的基本原则
1)电动机的机械特性应满足生产机械的要求,与负载的特性相适应
2)电动机的容量要得到充分的利用
3)电动机的结构形式要满足机械设计的安装要求,适合工作环境
4)在满足设计要求前提下,优先采用三相异步电动机
(二)根据生产机械调速要求选择电动机
一般---三相笼型异步电动机,双速电机
调速,起动转矩大---三相笼型异步电动机
调速高---直流电动机,变频调速交流电动机
(三)电动机结构形式的选择
根据工作性质,安装方式,工作环境选择
(四)电动机额定电压的选择
(五)电动机额定转速的选择
(六)电动机容量的选择
1,分析计算法:
此外,还可通过对长期运行的同类生产机械的电动机容量进行调查,并对机械主要参数,工作条件进行类比,然后再确定电动机的容量.
第三节 电气控制电路设计的一股要求
一,电气控制应最大限度地满足生产机械加工工艺的要求
设计前,应对生产机械工作性能,结构特点,运动情况,加工工艺过程及加工情况有充
分的了解,并在此基础上设计控制方案,考虑控制方式,起动,制动,反向和调速的要求,
安置必要的联锁与保护,确保满足生产机械加工工艺的要求.
二,对控制电路电流,电压的要求
应尽量减少控制电路中的电流,电压种类,控制电压应选择标准电压等级.电气控制电
各常用的电压等级如表10-2所示.
三,控制电路力求简单,经济
1.尽量缩短连接导线的长度和导线数量 设计控制电路时,应考虑各电器元件的安装
立置,尽可能地减少连接导线的数量,缩短连接导线的长度.如图10-l.
2.尽量减少电器元件的品种,数量和规格 同一用途的器件尽可能选用同品牌,型号的产品,并且电器数量减少到最低限度.
3.尽量减少电器元件触头的数目.在控制电路中,尽量减少触头是为了提高电路运行
的可靠性.例如图10-2a所示.
4.尽量减少通电电器的数目,以利节能与延长电器元件寿命,减少故障.如图10-3a所示.
四,确保控制电路工作的安全性和可靠性
1.正确连接电器的线圈 在交流控制电路中,同时动作的两个电器线圈不能串联,两个电磁线圈需要同时吸合时其线圈应并联连接,如图10-4b所示.
在直流控制电路中,两电感值相差悬殊的直流电压线圈不能并联连接.
2正确连接电器元件的触头 设计时,应使分布在电路中不同位置的同一电器触头接到电源的同一相上,以避免在电器触头上引起短路故障.
3防止寄生电路 在控制电路的动作过程中.意外接通的电路叫寄生电路.
4.在控制电路中控制触头应合理布置.
5.在设计控制电路中应考虑继电器触头的接通与分断能力.
6,避免发生触头"竞争","冒险"现象
竞争:当控制电路状态发生变换时,常伴随电路中的电器元件的触头状态发生变换.由于电器元件总有一定的固有动作时间,对于一个时序电路来说,往往发生不按时序动作的情况,触头争先吸合,就会得到几个不同的输出状态,这种现象称为电路的"竞争".
冒险:对于开关电路,由于电器元件的释放延时作用,也会出现开关元件不按要求的逻辑功能输出,这种现象称为"冒险".
7.采用电气联锁与机械联锁的双重联锁.
五,具有完善的保护环节
电气控制电路应具有完善的保护环节,常用的有漏电保护,短路,过载,过电流,过电压,欠电压与零电压,弱磁,联锁与限位保护等.
六,要考虑操作,维修与调试的方便
第四节 电气控制电路设计的方法与步骤
一,电气控制电路设计方法简介
设计电气控制电路的方法有两种,一种是分析设计法,另一种是逻辑设计法.
分析设计法(经验设计法):根据生产工艺的要求选择一些成熟的典型基本环节来实现这些基本要求,而后再逐步完善其功能,并适当配 置联锁和保护等环节,使其组合成一个整体,成为满足控制要求的完整电路.
逻辑设计法:利用逻辑代数这一数学工具设计电气控制电路.
在继电接触器控制电路中,把表示触头状态的逻辑变量称为输人逻辑变量,把表示继电
器接触器线圈等受控元件的逻辑变量称为输出逻辑变量.输人,输出逻辑变量之间的相互关
系称为逻辑函数关系,这种相互关系表明了电气控制电路的结构.所以,根据控制要求,将
这些逻辑变量关系写出其逻辑函数关系式,再运用逻辑函数基本公式和运算规律对逻辑函数
式进行化简,然后根据化简了的逻辑关系式画出相应的电路结构图,最后再作进一步的检查
和优化,以期获得较为完善的设计方案.
二,分析设计法的基本步骤
分析设计法设计电气控制电路的基本步骤是:
l)按工艺要求提出的起动,制动,反向和调速等要求设计主电路.
2)根据所设计出的主电路,设计控制电路的基本环节,即满足设计要求的起动,制动,
反向和调速等的基本控制环节.
3)根据各部分运动要求的配合关系及联锁关系,确定控制参量并设计控制电路的特殊
环节.
4)分析电路工作中可能出现的故障,加入必要的保护环节.
5)综合审查,仔细检查电气控制电路动作是否正确 关键环节可做必要实验,进一步
完善和简化电路a
三,分析设计法设计举例
下面以横梁升降机构的电气控制设计为例来说明分析设计法设计电气控制电路的方法与
步骤.
在龙门刨床上装有横梁升降机构,加工工件时,横梁应夹紧在立柱上,当加工工件高低
不同时,则横梁应先松开立柱然后沿立柱上下移动,移动到位后,横梁应夹紧在立柱上.所
以,横梁的升降由横梁升降电动机拖动,横梁的放松,夹紧动作由夹紧电动机,传动装置与
夹紧装置配合来完成.
(一)横梁升降机构的工艺要求:
(1)横梁上升时,自动按照先放松横梁一横梁上升一夹紧横梁的顺序进行.
(2)横梁下降时,自动按照放松横梁一横梁下降一横梁回升一夹紧横梁的顺序进行.
(3)横梁夹紧后,夹紧电动机自动停止转动.
(4)横梁升降应设有上下行程的限位保护,夹紧电动机应设有夹紧力保护.
(二)电气控制电路设计过程
1.主电路设计: 横梁升降机构分别由横梁升降电动机MI与横梁夹紧放松电动机W拖
动.巴两台电动机均为三相笼型异步电动机,均要求实现正反转.因此采用KM1I,KM2.
KM3,KM4四个接触器分别控制M1和M2的正反转,如图10-9所示.
2.控制电路基本环节的设计:由于横梁升降为调整运动,故对M1采用点动控制,一个
点动按钮只能控制一种运动,故用上升点动按钮犯 与下降点动按钮明 来控制横梁的升降,但在移动前要求先松开横梁,移动到位松开点动按钮时又要求横梁夹紧,也就是说点动按钮要控制KMI-KM4四个接触器,所以引入上升中间继电器KA1与下降中间继电器KA2,再由中间继电器去控制四个接触器.于是设计出横梁升降电气控制电路草图之一,如图10-9所示.
3.设计控制电路的特殊环节
1)横梁上升时,必须使夹紧电动机MZ先工作,将横梁放松后,发出信号,使MZ停止
工作,同时使升降电动机MI工作,带动横梁上升.按下上升点动按钮,中间继电器KAI线圈通电吸合,其常开触头闭合,使接触器KM4通电吸合,MZ反转起动旋转,横梁开始放松;横梁放松的程度采用行程开关地 控制,当横梁放松到一定程度,撞块压下你用地 的常闭触头断开来控制接触器KM4线圈的断电,常开触头闭合控制接触器KMI线圈的通电,KMI的主触头闭合使MI正转,横梁开始作上升运动.
2)升降电动机拖动横梁上升至所需位置时,松开上升点动按钮犯,中间继电器KAI
接触器KMI线圈相继断电释放,接触器KM3线圈通电吸合,使升降电动机停止工作,同时
使夹紧电动机开始正转,使横梁夹紧.在夹紧过程中.行程开关 SQI复位,因此 KM3应加
自锁触头,当夹紧到一定程度时,发出信号切断夹紧电动机电源.这里采用过电流继电器控
制夹紧的程度,即将过电流继电器KA3线圈串接在夹紧电动机主电路任一相中.当横梁夹
紧时,相当于电动机工作在堵转状态,电动机定子电流增大,将过电流继电器的动作电流整
定在两倍额定电流左右;当横梁夹紧后电流继电器动作,其常闭触头将接触器KM3线圈电
路切断.
3)横梁的下降仍按先放松再下降的方式控制,但下降结束后需有短时间的回升运动,该回升运动可采用断电延时型时间继电器进行控制.时间继电器KT的线圈由下降接触器 KMZ常开触头控制,其断电延时断开的常开触头与夹紧接触器KM3常开触头串联后并接于上升电路中间继电器KAI常开触头两端.这样,当横梁下降时,时间继电器KT线圈通电吸合,其断电延时断开的常开触头立即闭合,为回升电路工作作好准备.当横梁下降至所需位置时,松开下降点动按钮田.KMZ线圈断电释放,时间继电器KT线圈断电,夹紧接触器.
3.设计控制电路的特殊环节
1)横梁上升时,必须使夹紧电动机MZ先工作,将横梁放松后,发出信号,使MZ停止
IW,同时使升降电动机 MI工作,带动横梁上升.按下上升点动按钮犯,中间继电器
KAI线圈通电吸合,其常开触头闭合,使接触器KM4通电吸合,MZ反转起动旋转,横梁开
始放松;横梁放松的程度采用行程开关地 控制,当横梁放松到一定程度,撞块压下 SQI,
用明 的常闭触头断开来控制接触器KM4线圈的断电,常开触头闭合控制接触器KMI线圈
的通电,KMI的主触头闭合使MI正转,横梁开始作上升运动.
2)升降电动机拖动横梁上升至所需位置时,松开上升点动按钮肥,中间继电器KAI
接触器KMI线圈相继断电释放,接触器KM3线圈通电吸合,使升降电动机停止工作,同时
使夹紧电动机开始正转,使横梁夹紧.在夹紧过程中,行程开关地 复位,因此 KM应加
自锁触头,当夹紧到一定程度时,发出信号切断夹紧电动机电源.这里采用过电流继电器控
制夹紧的程度,即将过电流继电器KA3线圈串接在夹紧电动机主电路任一相中.当横梁夹
紧时,相当于电动机工作在堵转状态,电动机定子电流增大,将过电流继电器的动作电流整
定在两倍额定电流左右;当横梁夹紧后电流继电器动作,其常闭触头将接触器KM3线圈电
路切断.KM3线圈通电吸合,横梁开始夹紧.此时,上升接触器KMI线圈通过闭合的时间断电器KT常开触头及KM3常开触头而通电吸合,横梁开始回升,经一段时间延时,延时断开的常开触头KT断开,KMI线圈断电释放,回升运动结束,而横梁还在继续夹紧,夹紧到一定程度,过电流继电器动作,夹紧运动停止.此时的横梁升降电气控制电路设计草图如图10-10
所示.
4.设计联锁保护环节
横梁上升限位保护由行程开关SQZ来实现;下降限位保护由行程开关SQ3来实现;上
升与下降的互锁,夹紧与放松的互锁均由中间继电器KAI和KAZ的常闭触头来实现;升降
电动机短路保护由熔断器FUI来实现;夹紧电动机短路保护由熔断器FUZ实现;控制电路
的短路保护由熔断器F[J3来实现.
综合以上保护,就使横梁升降电气控制电路比较完善了,从而得到图10-11所示完整的
横梁升降机构控制电路.
第五节 常用控制电器的选择
一,接触器的选择
一般按下列步骤进行:
1.接触器种类的选择:根据接触器控制的负载性质来相应选择直流接触器还是交流接触器;一般场合选用电磁式接触器,对频繁操作的带交流负载的场合,可选用带直流电磁线圈的交流按触器.
2.接触器使用类别的选择:根据接触器所控制负载的工作任务来选择相应使用类别的接触器.如负载是一般任务则选用AC—3使用类别;负载为重任务则应选用AC-4类别,如果负载为一般任务与重任务混合时,则可根据实际情况选用AC—3或AC-4类接触器,如选用AC—3类时,应降级使用.
3.接触器额定电压的确定: 接触器主触头的额定电压应根据主触头所控制负载电路的额定电压来确定.
4.接触器额定电流的选择 一般情况下,接触器主触头的额定电流应大于等于负载或电动机的额定电流,计算公式为
式中I.——接触器主触头额定电流(A);
H ——经验系数,一般取l～1.4;
P.——被控电动机额定功率(kw);
U.——被控电动机额定线电压(V).
当接触器用于电动机频繁起动,制动或正反转的场合,一般可将其额定电流降一个等级来选用.
5.接触器线圈额定电压的确定: 接触器线圈的额定电压应等于控制电路的电源电压.为保证安全,一般接触器线圈选用110V,127V,并由控制变压器供电.但如果控制电路比较简单,所用接触器的数量较少时,为省去控制变压器,可选用380V,220V电压.
6.接触器触头数目: 在三相交流系统中一般选用三极接触器,即三对常开主触头,当需要同时控制中胜线时,则选用四极交流接触器.在单相交流和直流系统中则常用两极或三极并联接触器.交流接触器通常有三对常开主触头和四至六对辅助触头,直流接触器通常有两对常开主触头和四对辅助触头.
7.接触器额定操作频率 交,直流接触器额定操作频率一般有600次/h,1200次/h等几种,一般说来,额定电流越大,则操作频率越低,可根据实际需要选择.
二,电磁式继电器的选择
应根据继电器的功能特点,适用性,使用环境,工作制,额定工作电压及额定工作电流来选择.
1.电磁式电压继电器的选择
根据在控制电路中的作用,电压继电器有过电压继电器和欠电压继电器两种类型.
表10-3列出了电磁式继电器的类型与用途.
交流过电压继电器选择的主要参数是额定电压和动作电压,其动作电压按系统额定电压的1.l-1.2倍整定.
交流欠电压继电器常用一般交流电磁式电压继电器,其选用只要满足一般要求即可,对释放电压值无特殊要求.而直流欠电压继电器吸合电压按其额定电压的0.3-0.5倍整定,释放电压按其额定电压的0.07-0.2倍整定.
2.电磁式电流继电器的选择
根据负载所要求的保护作用,分为过电流继电器和欠电流继电器两种类型.
过电流继电器:交流过电流继电器,直流过电流继电器.
欠电流继电器:只有直流欠电流继电器,用于直流电动机及电磁吸盘的弱磁保护.
过电流继电器的主要参数是额定电流和动作电流,其额定电流应大于或等于被保护电动机的额定电流;动作电流应根据电动机工作情况按其起动电流的1.回一1.3倍整定.一般绕线型转子异步电动机的起动电流按2.5倍额定电流考虑,笼型异步电动机的起动电流按4-7倍额定电流考虑.直流过电流继电器动作电流接直流电动机额定电流的1.1-3.0倍整定.
欠电流继电器选择的主要参数是额定电流和释放电流,其额定电流应大于或等于直流电动机及电磁吸盘的额定励磁电流;释放电流整定值应低于励磁电路正常工作范围内可能出现的最小励磁电流,一般释放电流按最小励磁电流的0.85倍整定.
3.电磁式中间继电器的选择
应使线圈的电流种类和电压等级与控制电路一致,同时,触头数量,种类及容量应满足控制电路要求.
三,热继电器的选择
热继电器主要用于电动机的过载保护,因此应根据电动机的形式,工作环境,起动情况,负载情况,工作制及电动机允许过载能力等综合考虑.
1.热继电器结构形式的选择
对于星形联结的电动机,使用一般不带断相保护的三相热继电器能反映一相断线后的过载,对电动机断相运行能起保护作用.
对于三角形联结的电动机,则应选用带断相保护的三相结构热继电器.
2.热继电器额定电流的选择
原则上按被保护电动机的额定电流选取热继电器.对于长期正常工作的电动机,热继电器中热元件的整定电流值为电动机额定电流的0.95-1.05倍;对于过载能力较差的电动机,热继电器热元件整定电流值为电动机额定电流的0.6一0.8倍.
对于不频繁起动的电动机,应保证热继电器在电动机起动过程中不产生误动作,若电动机起动电流不超过其额定电流的6倍,并且起动时间不超过6S,可按电动机的额定电流来选择热继电器.
对于重复短时工作制的电动机,首先要确定热继电器的允许操作频率,然后再根据电动机的起动时间,起动电流和通电持续率来选择.
四,时间继电器的选择
1)电流种类和电压等级:电磁阻尼式和空气阻尼式时间继电器,其线圈的电流种类和电压等级应与控制电路的相同;电动机或与晶体管式时间继电器,其电源的电流种类和电压等级应与控制电路的相同.
2)延时方式:根据控制电路的要求来选择延时方式,即通电延时型和断电延时型.
3)触头形式和数量:根据控制电路要求来选择触头形式(延时闭合型或延时断开型)及触头数量.
4)延时精度:电磁阻尼式时间继电器适用于延时精度要求不高的场合,电动机式或晶体管式时间继电器适用于延时精度要求高的场合.
5)延时时间:应满足电气控制电路的要求.
6)操作频率:时间继电器的操作频率不宜过高,否则会影响其使用寿命,甚至会导致延时动作失调.
五,熔断器的选择
1.一般熔断器的选择:根据熔断器类型,额定电压,额定电流及熔体的额定电流来选择.
(1)熔断器类型:熔断器类型应根据电路要求,使用场合及安装条件来选择,其保护特性应与被保护对象的过载能力相匹配.对于容量较小的照明和电动机,一般是考虑它们的过载保护,可选用熔体熔化系数小的熔断器,对于容量较大的照明和电动机,除过载保护外,还应考虑短路时的分断短路电流能力,若短路电流较小时,可选用低分断能力的熔断器,若短路电流较大时,可选用高分断能力的RLI系列熔断器,若短路电流相当大时,可选用有限流作用的Rh及RT12系列熔断器.
(2)熔断器额定电压和额定电流:熔断器的额定电压应大于或等于线路的工作电压,额定电流应大于或等于所装熔体的额定电流.
(3)熔断器熔体额定电流
1)对于照明线路或电热设备等没有冲击电流的负载,应选择熔体的额定电流等于或稍
大于负载的额定电流,即 IRN≥IN
式中IRN——熔体额定电流(A);
IN——负载额定电流(A).
2)对于长期工作的单台电动机,要考虑电动机起动时不应熔断,即
IRN≥(1.5~2.5)IN
轻载时系数取1.5,重载时系数取2.5.
3)对于频繁起动的单台电动机,在频繁起动时,熔体不应熔断,即
IRN≥(3~3.5)IN
4)对于多台电动机长期共用一个熔断器,熔体额定电流为
IRN≥(1.5~2.5)INMmax+∑INM
式中INMmax——容量最大电动机的额定电流(A);
∑INM——除容量最大电动机外,其余电动机额定电流之和(A).
(4)适用于配电系统的熔断器:在配电系统多级熔断器保护中,为防止越级熔断,使上,下级熔断器间有良好的配合,选用熔断器时应使上一级(干线)熔断器的熔体额定电流比下一级(支线)的熔体额定电流大1-2个级差.
2.快速熔断器的选择
(l)快速熔断器的额定电压:快速熔断器额定电压应大于电源电压,且小于晶闸管的反向峰值电压U.,因为快速熔断器分断电流的瞬间,最高电弧电压可达电源电压的1.5-2倍.因此,整流二极管或晶闸管的反向峰值电压必须大于此电压值才能安全工作.即
UF≥KI URE
式中UF-一硅整流元件或晶闸管的反向峰值电压(V);
URE——快速熔断器额定电压(V);
KI——安全系数,一般取1,5-2.
(2)快速熔断器的额定电流:快速熔断器的额定电流是以有效值表示的,而整流M极管和晶闸管的额定电流是用平均值表示的.当快速熔断器接人交流侧,熔体的额定电流为
IRN≥KI IZmax
式中IZmax——可能使用的最大整流电流(A);
KI——与整流电路形式及导电情况有关的系数,若保护整流M极管时,KI按表10-4
取值,若保护晶闸管时,KI按表10-5取值.
当快速熔断器接入整流桥臂时,熔体额定电流为
IRN≥1.5IGN
式中IGN——硅整流元件或晶闸管的额定电流(A).
六,开关电器的选择
(一)刀开关的选择
刀开关主要根据使用的场合,电源种类,电压等级,负载容量及所需极数来选择.
(1)根据刀开关在线路中的作用和安装位置选择其结构形式.若用于隔断电源时,选用无灭弧罩的产品;若用于分断负载时,则应选用有灭弧罩,且用杠杆来操作的产品.
(2)根据线路电压和电流来选择.刀开关的额定电压应大于或等于所在线路的额定电压;刀开关额定电流应大于负载的额定电流,当负载为异步电动机时,其额定电流应取为电动机额定电流的1.5倍以上.
(3)刀开关的极数应与所在电路的极数相同.
(二)组合开关的选择
组合开关主要根据电源种类,电压等级,所需触头数及电动机容量来选择.选择时应掌握以下原则:
(1)组合开关的通断能力并不是很高,因此不能用它来分断故障电流.对用于控制电动机可逆运行的组合开关,必须在电动机完全停止转动后才允许反方向接通.
(2)组合开关接线方式多种,使用时应根据需要正确选择相应产品.
(3)组合开关的操作频率不宜太高,一般不宜超过300次/h,所控制负载的功率因数也不能低于规定值,否则组合开关要降低容量使用.
(4)组合开关本身不具备过载,短路和欠电压保护,如需这些保护,必须另设其他保护电器.
(三)低压断路器的选择
低压断路器主要根据保护特性要求,分断能力,电网电压类型及等级,负载电流,操作频率等方面进行选择.
(1)额定电压和额定电流:低压断路器的额定电压和额定电流应大于或等于线路的额定电压和额定电流.
(2)热脱扣器:热脱扣器整定电流应与被控制电动机或负载的额定电流一致.
(3)过电流脱扣器:过电流脱扣器瞬时动作整定电流由下式确定
IZ≥KIS
式中IZ——瞬时动作整定电流(A);
Is——线路中的尖峰电流.若负载是电动机,则Is为起动电流(A);
K考虑整定误差和起动电流允许变化的安全系数.当动作时间大于20ms时,取
K=1.35;当动作时间小于 20ms时,取 K=1.7.
(4)欠电压脱扣器:欠电压脱扣器的额定电压应等于线路的额定电压.
(四)电源开关联锁机构
电源开关联锁机构与相应的断路器和组合开关配套使用,用于接通电源,断开电源和柜
门开关联锁,以达到在切断电源后才能打开门,将门关闭好后才能接通电源的效果,实现安
全保护.
七,控制变压器的选择
控制变压器用于降低控制电路或辅助电路的电压,以保证控制电路的安全可靠.控制变压器主要根据一次和二次电压等级及所需要的变压器容量来选择.
(1)控制变压器一,二次电压应与交流电源电压,控制电路电压与辅助电路电压相符合.
(2)控制变压器容量按下列两种情况计算,依计算容量大者决定控制变压器的容量.
l)变压器长期运行时,最大工作负载时变压器的容量应大于或等于最大工作负载所需要的功率,计算公式为
ST≥KT ∑PXC
式中ST——控制变压器所需容量(VA);
∑PXC——控制电路最大负载时工作的电器所需的总功率,其中PXC为电磁器件的吸持功
率(W);
KT一一一控制变压器容量储备系数,一般取1.1-1.25.
2)控制变压器容量应使已吸合的电器在起动其他电器时仍能保持吸会状态,而起动电器也能可靠地吸合,其计算公式为
ST≥0.6 ∑PXC +1.5∑Pst
式中 ∑Pst_同时起动的电器总吸持功率(W).
第六节 电气控制的施工设计与施工
一,电气设备总体配置设计
组件的划分原则是:
l)将功能类似的元件组成在一起,构成控制面板组件,电气控制盘组件,电源组件等.
2)将接线关系密切的电器元件置于在同一组件中,以减少组件之间的连线数量.
3)强电与弱电控制相分离,以减少干扰.
4)为求整齐美观,将外形尺寸相同,重量相近的电器元件组合在一起.
5)为便于检查与调试,将需经常调节,维护和易损元件组合在一起.
电气设备的各部分及组件之间的接线方式通常有:
l)电器控制盘,机床电器的进出线一般采用接线端子.
2)被控制设备与电气箱之间为便于拆装,搬运,尽可能采用多孔接插件.
3)印刷电路板与弱电控制组件之间宜采用各种类型接插件.
总体配置设计是以电气控制的总装配图与总接线图的形式表达出来的,图中是用示意方式反映各部分主要组件的位置和各部分的接线关系,走线方式及使用管线要求.总体设计要使整个系统集中,紧凑;要考虑发热量高和噪声振动大的电气部件,使其离开操作者一定距离;电源紧急控制开关应安放在方便且明显的位置.
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智能家居系统总体设计
一、总体设计思想
采用“层次化、结构化、模块化”设计思想规划设计整个系统，使各智能家居系统能够无缝结合，成为一个完整的大智能家居系统。
层次化：在整个系统设计上将系统分成多个层次，明确各层次之间的相互关系及技术接口之后，对各层功能及系统选型进行单独设计，从而保证将来系统改造时只需对需要改造的某层局部功能改造便可。
结构化：在智能家居系统结构上各个子系统互相配合，形成一个完整的大系统，同时又相对独立，自成体系。
模块化：在各子系统详细设计时，遵循模块化设计思想，尽量将功能模块化，以便以后可以很方便地对各系统的进行扩展和升级，也方便屏蔽局部的故障和系统的维修、维护和管理。
二、小区计算机网络综合平台
主要作用
(1) 提供支撑小区智能系统内部网所需的硬件平台、系统软件平台和数据库平台支持。
(2) 提供远程访问各种接口(浏览器方式、WAP方式、电话语音方式)，为小区内用户访问INTERNET建立通道。
(3) 提供普通ISP所具备的基本服务功能。
三、家庭智能系统综合平台及系统
3.1主要作用
(1)电话网络：建立家庭内部小型电话程控系统
(2)电视网络：建立家庭内部电视网络系统
(3)计算机网络及家庭控制系统：建立家庭计算机网络系统;建立家庭控制综合系统
四、小区各子系统及小区服务
4.1各子系统
小区各子系统应相对独立，同时各子系统之间与小区配套管理单位及服务单位应该有机联系成一体。其互相之间联系的纽带包括：数据信息共享;多媒体图像信号共享等。
4.2小区服务
小区服务包括内部服务单位提供的网上服务和小区网络中心提供的网络应用服务两部分：
服务单位
网上购物 俱乐部订场 家政服务 网上订餐 物业查询、投诉、报修服务等
其他服务
用户可以在国内外任意一个地方用电脑，轻点界面图标，便可进行远程监测和监控家中的家用电器启停，家居安防的撤防布防、三表的用量及费用，灯的开关与亮度调节控制，以及远程监视家中是否有火与盗警情和家电运行状态。同时通过电话和WAP手机也能达到同等目的。除外还可通过无线遥控系统，在家中达到遥控家电和灯光开与关以及家居安防撤布防等。智能小区的应用系统通过融入各种新技术，让用户享受更方便、更直接、更丰富的服务。
五、应用情景
下面描述了一个未来网络化家庭的生活景象。
室外的灯可在设定的时间内自动关闭。住户出门时，可将安全程序设定为"离开"方式。控制系统自动将不必要的灯以及危险设备关闭;恒温器自动进行调整以节省能源;如果天晴，系统自动灌溉草坪。
住户给家中控制系统打一个电话，控制系统通知住户，孩子在下午四点回到了家里，他们输入了正确的开门号码并打开了洗碗机。
住户回到家中，汽车道传感器自动进行100%的照明，车库门打开，车库中照明灯开启，五分钟之后灯关闭。
住户进入书房，控制系统自动将电脑连入Internet. 住户选择"娱乐"按钮，控制系统将百叶窗关闭，灯光变暗，屏幕开始播放电影。
入睡时，住户按"睡眠"模式键，整个房间电源关闭并锁牢。
住户外出度假，打开安全报警装置。
住户通过在宾馆上网的电脑给家中控制系统发出一个信号，确认房间处于"休假"状态，一切正常;天黑的时候，家中音乐、电视、灯光照常，就像有人在家一样。人们对未来网络化家庭环境的要求是：安全舒适、轻松方便、节约能源、随心所欲。